運動生理學簡介

前言

本文選自台大醫院復健科醫師賴金鑫著作「運動醫學講座」乙書中的運動生理學篇。本篇分三章(Ⅰ運動生理學的基本概念；Ⅱ運動時的能源利用；Ⅲ最大攝氧量)來介紹運動生理學。 本章雖然有些專業語言及知識，但筆者多能以易懂的比喻來說明，讓非專業人員能在一小時之內對運動生理學有了初步的認識，實在難得。

作者簡介：頼金鑫醫師，民38年生，63年台大醫學系畢，67年升任台大醫院復健科主治醫師，現為台大醫學院復健系教授，專長為運動醫學及復健醫學。

Ⅰ運動生理學的基本概念

          懂得「運動生理學」，對運動時的某些正常反應才不致於空緊張，而對某些運動的效果，也不致於空歡喜。

                 普通生理學

 「生理學」主要在探討維持生命的各種功能或現象。譬如說，人類如何攝取外來的食物，加以消化吸收，轉變為維持生命所需要的能量﹔若有多餘時，如何加以有效的貯藏，以便必要時立刻可以轉化來利用。有關各種消化、新陳代謝、呼吸、循環、排泄、內分泌及神經肌肉等功能的變化，都是普通生理學」研究的範圍。

                 運動生理學的特點

 「運動生理學」則是一種特殊的生理學。它主要在探討﹔為了適應「運動」這種刺激，所產生的「急性的」及「慢性的」生理功能變化」。 換句話說，一方面在研究「運動當中」以及「剛運動後的恢復期中」，由於運動而產生的種種差異在於休息狀態中的生理現象﹔另一方面也在探討，經過一段時 間的反覆運動刺激之後，所發生的生理功能變化。前者就是對運動的「急性反應」，後者就是對運動的「慢性反應」，一般也稱為「訓練效果」。

為了使大家更易明瞭這兩者的差別，我們以下面簡單的例子來說明。當我們從事運動時，心跳、呼吸和血壓都和會比安靜休息時增加，運動愈激烈時增加的幅度也愈大，這就是為了供應連動所需增加的能量(或氧氣)而產生的「急性反應」。可是當我們經常運動一段時期之後，再作相同的運動時就覺得輕鬆多了，因為我們的心跳、呼吸和血壓都不會像以前增加得那麼多，這就是對運動的「慢性反應」，也就是所謂的「訓練效果」，表示我們的心肺功能已經有所改善了。

                 人人應懂得一點運動生理學

體育系的學生必修「運動生理學」，因為體育和運動兩者之間的關係實在太密切了。修習體育的人如果不懂運動生理學，就像個半身不遂的病人，無法靈活地運用他的四肢，不僅自己很難在運動競賽上出人頭地，更談不上去指 導別人了。

復健醫學系的學生也得修「運動生理學」，因為他們經常需要利用運動來洽療病人，唯有充分明白「運動生理學」的原理，才能發揮「運動治療」的預期效果，否則不但不見效，還可能因為治療不當而產生反效果或併發症，那就 更得不償失了。

那麼一般人需要懂一點運動生理學嗎？我想是很有幫助的，特別是喜歡運動的人和關心健康的人。為什麼呢？從運動生理學中可以明白一些正常人的生理反應現象，不致於發生在自己身上時大驚小怪，空緊張一場。也可以學習正確的體能訓練方法及要領，並能預期產生那些效果及多大的效 果，不致空歡喜一場。

以下將陸續為大家介紹一些「運動生理學」的基本概念。

                 維持生理功能方式的進化

 以「變形蟲」(阿米巴)這種最簡單的動物為例，為了繼續生存下去，它所有的生理功能，如﹕新陳代謝、對外界刺激的反應、移動和生殖等，都在一個細胞內進行。由於它的細胞很小，因此 只要靠簡單的擴散和滲透作用，就能把食物、廢物、電解質以及溶解的氣體，有效地分佈在細胞內，或者在細胞與外界環境之間進行交換。

可是這種單細胞的動物生活方式，使它的細胞體積大小只能在某種範團之內，否則無法長期生存下去。有位學者曾估計過，如果一個生物的新陳代謝率很高的話，那麼它的直徑不能大於一公釐，否則單靠擴作用無法獲得足夠的氧氣供應。由此可見，每個細胞必須保持很小的體積。

在進化成較高等的動物過程當中，整個動物的體積也在增大。可是每個細胞又不能變得太大，於是必須演進成「多細胞」的形態，而這許多細胞又得互相合作，具有一定的組織，彼此協調工作。於是不同的細胞必須負責其特殊的功能，最後構成各種特殊的組織和器官。這種過程使各個細胞不再有機會和外界環境直接密切的接觸，這是必然的結果。

同時，在進化過程當中，外界的環境也由海水變成空氣。於是，較高等的動物還必須發展 出一種新的系統，使它能輸送物質到體外，或從外界環境輸送物質到體內，並有效地分佈在體內各部份﹔這需要一種系統，使它能適應新的環境，並和外界溝通。

當動物從海洋移到陸地時，順便也把一部份海水裝進它的體內，於是今日的人類，體內占有百分之五十至七十的水分。當我們仔細去分析體液的成分時，會發現其中各種離子的濃度，和古代的海水成分極相似。就像「變形蟲」一樣，我們體內的細胞仍浸在體液中。

這種細胞外或細胞間的體液成分，對細胞的生理功能非常重要。其中的有機物質，如﹕葡萄醣、脂肪酸、荷爾蒙、酵素等，以及無機物質，都對細胞功能具有極大的影響力。

                  運動中的細胞所需能量瞬間增加幾十倍

     大多數器官的功能，其主要的目的在能維持各個細胞的內部平衡。不管是在動物體內或者外界環境。發生任何變化或障礙時，為了維持細胞正常功能，必須在細胞間體液和血液裡的血漿之間不停地交換物質。當一個人從休息狀態突然開始劇烈運動時，他所需的能量瞬間增加卅倍以上，上述的交換作用也隨著必須增加數倍以上時，這種透過微血管壁膜進行的交換，很可能在細胞周圍產生交通擁擠的問題。

      愈高等的動物，基本上的活動量往往也較大。為了適應這種需要，以人類為例，我們身體主要的部份，便是由這些運動器官相配合運動所需的器官所構成的。雖然人類肌肉骨骼的 形狀和大小， 使我們在速度上比不上羚羊，也此不上大象的強壯，可是就各項功能綜合比較時，人類是相當傑出的。

    運動的基本工具便是肌肉。肌肉本身具有一項其他組織所缺少的特性，那就是它的新陳代謝率的幅度化最大。以運動中的骨骼肌為例，它能比休息狀態的氧化速率增加五十倍以上！如此劇烈的增加新陳代謝速率，必定會產生一些嚴重的問題。因為消耗燃料和氧氣的速度增加五十倍時，相對的，移走熱量、二氧化碳、水分和廢物的速率，也必須增加五十倍才行。

                  那些器官在替運動中的肌肉服務？

     為了維持細胞的物理性與化學性的平衡，細胞內外液體間的分子交換，也得大量的增加，才能不停地把新鮮的液體供給運動中的細胞。當肌肉進行劇烈運動時，為了維持內部的平衡以使運動得以繼續進行，這種能力完全取決於那些替肌肉服務的器官，也就是配合運動所需的器官。具體而言，指的是循環和呼吸的器官，靠它們的功能才能使肌肉細胞隨時和外界的空氣，立即保持間接性的接觸。

     當我們作最大的運動量時，所產生的熱量可能由休息時的每分鐘四千焦耳(或八十瓦特)，增加為每分鐘廿萬焦耳(或三千五百瓦特)。這時，調節體溫的功能系統必須發揮作用，迅速地將這些多餘的熱量由肌肉輸送到皮膚。經由發汗作用，可達到蒸發放熱的效果。可是，流汗過多可能使水分和鹽分流失太多，因而影響到循環和腎臟的功能。

      為了補充因劇烈運動所消耗掉的能量，我們每天必須攝取比休息時多達四倍的食物。同時在運動當中，許多內分泌腺都參與調節新陳代謝和循環的功能。在我們的中樞神經系統，也有一部份專門接受肌肉和關節送來的感覺訊號，並將某些反應命令傳送給肌肉。換句話說，腦子的活動跡象.需靠肌肉的動作來表達於外。

                 可了解一個器官的最大功能容量

    「運動生理學」另一個迷人之處，在於它能提供某些基本的資料，讓我們瞭解不同的器官系統所具有的功能特性，以及它的最大功能範圍(即最大量)。對人類的生理或臨床研究，不能 只限於休息狀態的探討，因為只有加上功能負荷時，才能看出一個器官的功能容量有多大。對於某種功能的調節學說，一定要考慮到，並且能說明，對不同的生理狀態的適應變化才算完整，而肌肉活動便是其中不可缺少的一項。

    勞力性的工作，有時須在惡劣的環境中進行，譬如說在高山上或地下礦坑裡，即使是現代化的社會，也常免不了需要有人去從事這一類的工作。也許勞力性的工作，將永遠是維持社會必要的一部份，而且，每個人都不斷地透過運動或其他的肌肉活動方式，來達到消遣娛樂或追求滿足感的目的。

     運動生理學研究的重要目的，一方面在探討不同的活動或環境因素，對不同的器官功能所產生的影響，另一方面也在研究為了適應這些刺激，個人需要多大的體能。最後更希望明瞭，這種體能如何受訓練或特殊適應方式的影響。

             決定運動「表現」的條件不同

      廣義而言，一個人的體能或運動表現，深受他的能量輸出率的大小(包括無氧的和有氧的能源，以及輸送氧氣的能力)、神經肌肉性功能(肌力、協調性及技巧)、關節活動度(即所謂「柔軟性」)、及心理因素(動機與戰術)的影響。至於其中那些因素較重要，則視不同的運動項目而有所不同。譬如說，打高爾夫球並不需要有很大的能量輸出率，最重要的是優異的技術﹔而跳高，則肌力和技巧同樣的重要。以長距離賽跑和越野滑雪為例，有氧性的能量輸出率的大小對它的速度影響最大；而技巧方面，在滑雪的份量就比跑步大。至於動機和毅力，更是戰勝疲勞的必要武器。由此可知，不同的運動項目，都可利用科學的方法加以分析，以決定那些因素是發揮優異表現所必須的特殊條件。

    有了上述的基本概念之後，下章將為大家介紹「運動時的能量利用」。

  Ⅱ運動時的能源利用

         人在運動時，究竟是如何「燃燒」利用體內的能源？這是一個充滿奧秘的有趣過程。

    「運動生理學」，基本上可說是在探討物質的能量，如何轉變為機械性的能量。換句話說，也就是想說明，如何把攝取來的食物，加以消化、吸收及貯藏，以便供肌肉收縮時使用，而以運動的形式表現於外。

    人體的功能和人類所發明的「內燃機」(如：汽車的「引擎」)，有許多相似的地方。首先需把汽油和空氣混合吸進去，然後靠火星塞產生的火花點燃這些混合氣體，造成慢炸性的燃燒，於是原有的「化學能」就轉變成「動能」和熱量。藉著氣體的膨 脹力推動活塞，再透過一連串的傳動系統來推動車輸，使汽車前進或後退。這個馬達還得靠水或空氣來冷卻，以預防過熱。廢氣則由排氣系統排放出去。必須有空氣中的氧氣存在，這個馬達才能不停地運轉，因此它的功能可算是「有氧性」的。同時，這個引擎也需連續性的燃料(汽油)供應，一旦油箱裡面沒有汽油時，它就不能繼續運轉下去。可是每輛汽車都有蓄電池和啟動機，它並不需要氧氣，就能輕易地發動引攀，因此這部分的功 能可算是「無氧性」的。我們都知道，每個蓄電池所貯藏的電能非常有限。如果不經常充電的話，不需使用多久，它的電能就會完全消耗掉。而無法再繼續使用。這種現象和以下將談到的「無氧性能源」及「有氧性能源」，可說是極為相似。

                 無氧性能源

    人體就像一部機器，肌肉彷彿是引擎中的活塞。必須有燃料(養分)供應及啟動機產生的火花。才能使燃料開始燃燒分解，靠產生的能量來推動活塞(使肌肉收縮)，這個過程就像在使用「無氧性能源」一樣。

                 高能量磷酸化合物：ATP和PC

    科學家們已證實，肌肉收縮所需的最常用能量便是ATP(腺瞟 呤核甘三磷酸)，幾乎每個細胞內所需的任何能量，都和ATP有關，因為它就像是貯藏在蓄電池裡的電能，隨時都可以立即取用，可是它的貯藏能量也很有限，這是ATP的最大特點。

    ATP水解之後，會分解成ADP(腺瞟 呤核甘雙磷酸)和一個磷酸鹽，同時釋放出大量的能量。必要時，ADP還能繼續分解為AMP(腺瞟呤核甘單磷 酸)和另一個磷酸鹽，當然有更多一倍的能量被釋放出來。因此我們可以這麼說，ATP是細胞內攜帶化學能的「公共 汽車」，因為它一方面把養分，分解所產生的能量，一部分以ATP的形態保存下來，另一方面則能迅速地分解自已，把能量轉移給需要它的地方。有了它，細胞才 能進行新陳代謝，利用簡單的原料來合成新的細胞物質﹔也才能把物質積極地運送到適當的地方，不受濃度高低的限制。更重要的，肌肉收縮所需不能沒有它。因此，如果說﹕「沒有ATP和ADP這種系統的話，沒有一個細胞能發揮功能或生存下去！」這一點也不誇張。

    下如前面所提過的，能隨時被應用的ATP貯藏總量非常有限，因此必須迅速地再製造更多的ATP出來，才能應付肌肉收縮所需的能量。在人類的肌肉中還有一種具有高能量磷酸鍵的化合物，那就是「磷酸肌酸」(PC)。它的功用好像較大容量的蓄電池，靠磷 酸肌酸和ATP之間的平衡交換反應，磷酸肌酸立刻把能量供給ADP，使它的磷 酸鍵和ADP結，再合成更多的ATP，因此磷酸肌酸可視為ATP再生的第一種貯藏性能源。可是把原有的ATP和磷酸肌酸的總量全部加在一起來算，它們所能供應的能源還是少得可憐，很激烈的運動時。譬如說盡全速跑一百 公尺，可能八至十秒之間就把它們都用完了，因此勢必還得靠其他的方式來製造ATP，繼續供應更多的能源。

                 無氧性醣解系統(乳酸生成系統)

    在人類的細胞質中，具有一些特殊的酵素，它們能在無氧存在之下，把肝醣或葡萄醣分解成焦葡萄酸，再轉變成乳酸，因此這些酵素被稱為「無氧性醣解酵素」。靠這些無氧性醣解酵素的作用，肝醣內每個單位的葡萄 醣被分解時，可再合成三個ATP；可是 分解這種從血液進入肌肉的葡萄醣時，由於需先動用一個ATP，因此實際上 只能多產生兩個ATP。這個系統所能供應的能量總和，約比ATP和磷酸肌酸系統大一倍，但單位時間內所能動用的能量 只有前者的45%左右。以跑四百公尺為例，大約在40至45秒之間，就把無氧性醣解系統所能供應的能量用盡。

                 有氧性能源

    從以上的分析，我們知道不管是ATP 磷酸肌酸系統或無氧性醣解系統，所能供應的能量總和相當有限，以全速運動來說，大概不到一分鐘就用光了，因此對於需連續進行幾分鐘以上的激烈運動而言，「有氧性能源」系統就顯得非常重要了。

     在肌肉細胞的粒腺體內，有許多「氧化性酵素」存在，靠這些酵素的作用，能把脂肪酸和葡萄酸進一步的氧化分解，最後產生更多的ATP和廢物（二氧化碳和水)。以肝醣為例，在無氧性的醣解酵素作用之下，每單位的葡萄醣只能產生 三個ATP和兩個乳酸，可是在氧氣充份供應時，幾乎所有的焦葡萄酸都會進入粒腺體內，而不會被還原為乳酸。一旦進入粒腺體之後，經過一連串的氧化酵素伴用，能多產生36個ATP。換句話說，肝醣內的每個 葡萄醣分子在完全氧化之後，所能產生的ATP數目是無氧性糖解作用的十三倍之多(39:3)！再以人體內最常見的一種飽和性脂肪酸(棕櫚酸)為例，它在完全氧化分解後，能產生139個ATP。總而言之：不管是碳水化合物 或脂防，它們所能供應的有氧性能源的總量，比前面所提過的無氧性能源，大得太多，可是就單位時間所能供應能量的速率而言，氧化性能源只有ATP，磷酸肌酸系統的三分之一以下，約為無氧性醣解系統的百分之六十左右，因此各種能源系統之優劣點是非常明顯的。

                 運動競賽時之能源利用

 以運動競賽中的賽跑為例，可看出不同能源系統的重要性。短距離的一百公尺及兩百公尺賽跑，幾乎所有的能源來自無氧性的，即使是四百公尺的賽跑，無氧性能源也佔百分之八十五以上。因此這一類的選手必須接受加強無氧性能源的訓練。

    中距離的八百公尺賽跑，無氧性能源約佔60%至65%，而有氧性能源約佔35%到40%。一千五百公尺的賽跑，無氧性能源約佔百分之35%至50%，而有氧性能源約佔50%至65%。這類選手的訓練，必須依無氧性與有氧性能源之比率同時加強。

    長距離的五千公尺賽跑，有氧性能源佔80%以上﹔一萬公尺的賽跑，有氧性能源佔90%以上；而長達42.2公里的馬拉松比賽，有氧性能源更高達98%以上」。這一類耐力性的運動競賽， 僅在起跑時及最後的衝剌時才動用無氧性能源，因此比平常應多加強有氧性能源的訓練。而「最大攝氧量」愈大的選手愈有機會獲勝。

    美國的運動生理學家Fox和Mathews，曾對較流行的幾種運動所需的能源供應系統加以分析研究，其結果列於表一，希望國內的教練、選手及有興趣的讀友們能作參考。 
　

    「純無氧性能源」，表示所有的能源來自ATP--磷酸肌酸及「無氧性 醣解系統」(或稱為「乳酸生成系統」。「無氧性和有氧性能源並重」，表示來自「無氧性醣解系統」和「有氧性能源」皆同等重要。「純有氧性能源」表示這部分的能源全部來自「有氧性能源」。表一所列之百分比，表示各運動競賽所應強調的不同能源訓練的比率。

     如果在表一中查不到您想知道的運動項目時，也可根據該項目所需持續運動時間之長短，從表二獲得您應強調的能源比率，只要遵照這個原則去訓練，必能獲得事半功倍之效。

 Ⅲ最大攝氧量

        「最大攝氧量」不僅是運動選手在競賽時的勝利關鍵之一，同時也是知悉一般 人心肺功能良好與否的重要指標。

                 定義

    在運動生理學的領域中，經常會提到一個名詞--最大攝氧量，到底「最大攝氧量」指的是什麼呢？又代表什麼意義呢？

    「最大攝氧量」也可稱為「最大耗氧率」，乃是指一個人在單位時間(每分鐘)所能攝取氧氣到體內的最大量，或所能消耗氧氣的最高速率。

                 個人生理因素的影響

    為了供應持續性運動所需要的「有氧性能源」，必須將空氣中的氧氣吸入體內，經由肺泡的氣體交換，主要和紅血球的血紅素結合，小部份的氧氣則直接溶解在血液中，然後藉著心臟血管的收縮及運輸功能。將這些含氧血(即動脈血)輸送給運動的肌肉。

    因此這種攝取或消耗氧氣的能力，乃取決於﹕j吸入空氣中的氧氣分壓，k呼吸道的暢通度 ，l肺臟的換氣功 能，m肺泡與微血管間的擴散能力，n心臟的大小與收縮功能(即每分鐘輸出血流量之多少)，o參與運動的肌肉量。

                 氧氣分壓的影響

    無論在平地或高山上，氧氣在空氣中的濃度是經常保持一定不變的數值，佔乾燥空氣的20.9%左右。但是隨著地面高度的增加，大氣壓力愈來愈低時，氧氣的分壓也會愈來愈低。當海平面的氣壓是760毫米汞柱(mmHg)高時，進到人體氣管內的氧氣分壓約為149mmHg；但是在2500公尺的高度時，大氣壓力減為560mmHg，而進到氣管內的氧氣分壓就 只有107mmHg了！進到氣管內的氧氣分壓減低時，相對的進到肺泡及動脈血的氧氣分壓會更低。因此會使動脈血中的含氧量減少，能供給肌肉組織使用的氧化性能源當然也會減少。在愈高的高地上運動時，最大攝氧量會愈低，這是一個眾所公認的事實，而動脈血中含氧量的減低，是造成這種變化的最主要因素之一。

                呼吸道暢通度的影饗

    患有「氣管性氣喘病」或「慢性阻塞性肺病」的病人，其呼吸道容易變窄，無法應付劇烈運動所需的大量氣體通過，因此最大攝氧量常比正常人減低。呼吸道並沒有疾病的人，如果抽煙後一小時內立刻作很劇烈的運動，往往由於受抽煙的影響，呼吸道會產生狹窄現象，因此會使相當可觀的能量消耗在呼吸方面，間接地減少了供應肌肉收縮所需的能量，對耐力性的運動成績有不良的影響。

                 肺臟換氣功能及擴散能的影響

.  肺活量較大的人，往往每分鐘的最大肺換氣量也較大，有利於較多氣體交換的進行。肺泡和微血管接觸的表面積愈大的人，單位時間及單位氣體分壓下所能通過的氧氣體積也愈多。表示其擴散能力也愈大，有利於氧氣攝取入體內的進行。以上這兩個因素和體型具有密切的關係，對正常人而書。如果以單位（體重每公斤)的最大攝氧量來比較時，則其影響力少了很多。

                  心臟大小與收縮能力的影響

    耐力訓練的運動員(如長跑選手)的心臟腔室常比一般人大，而且收縮能力也較強，心臟每次收縮所能送出的血液量(即每次心搏量)不論是休息時或運動中，都比一般正常人要大了許多，而每分鐘的最高心跳次數和一般人相差無幾，因此劇烈運動時的每分鐘最大的心臟輸出血流量，耐力運動員可高達三十公升以上，而一 般人只有二十公升左右！這一點顯示耐力運動員的最大攝氧量為什麼會比一般人高了那麼多，其主要的因素在於耐力運動員的心臟較大較強。更重要的一點，此種心臟功能的好壞深受訓練的影響，完全臥床休息的話會變壞，積極地參加運動訓練後會大為改善，因此即使是一般人，為了保持良 好的心臟收縮功能及體力，應該經常運動。

                參與運動的肌肉量的影響

    許多研究報告指出，就同一個人以不同的運動方式來施測其最大攝氧量時，所獲得的數值會有一些差異。以滑雪、跑步(圖一)、騎腳踏車(圖二)和手搖車(圖三)等四種方式來比較時往往是滑雪最高，其次是跑步，再次之是騎腳踏車，最低的是手搖車。為什麼會

產主這種優先次序呢？可能和參與運動的肌肉量的多少有關。滑雪和跑步都是全身性的運動，四肢及軀幹的肌肉都需活動，而滑雪時四肢肌肉活動的程度更大，因此所測出的最大攝氧量為最高。騎腳踏車的運動是比較偏重於下肢肌肉的活動，上肢肌肉使用的很少，因此騎腳踏車所測得的最大攝氧量比跑步平均少了5%至8%。手搖車的運動 只利用上肢肌肉而已，下肢肌肉不需參與運動。而上肢的肌肉量比下肢少了很多，因此手搖車運所測出的最大攝氧量平均比跑步少了25%至35%。

                所需的施測儀器

    測量最大攝氧量所需的儀器很多，首先必須有一部準確可靠的履帶式原地跑步機(圖四)或腳踏車式運動機(圖五)，可調整適當的運

動量(如﹕跑步的速度及坡度，或加在腳踏車前輪的阻力負荷)讓受試者運動。

    其次必須有收集呼出氣體的裝置，包括﹕集氣面罩(或鼻夾及含嘴器亦可)、活塞、導氧管及氣體收集袋(圖六及七)。利用這些裝

置，使受試者吸入普通的室內空氣，而把其運動時所呼出的氣體依照所需的時間，完全收集到不透氣的袋子裡。然後混合均勻，一方面以標準的氣體體積測量儀(圖八)或氣量計(圖九)測量其體積，另一方百則以精密的氣體分析儀(圖十及十一)測定其中二氧化碳與

氧氣的濃度，再根據當時的氣壓及氣溫來換算為標準狀況時的氣體體積，最後以標準公式計算則可獲得當時的攝氧量。

              直接施測的方法

    傳統上施測一個人的最大攝氧量需要花幾天的時間，以目前的工業化的社會生活而言，這是很不經濟的事。為了節省時間，已逐漸改進方法及器材儀器(圖十二)，現在只要幾十分鐘(約一小時以內)就能全部完成。

    施測前的24小時以內不可劇烈運動，施測前的兩小時內不可進食及吸煙。若有任何不適合做劇烈運動的身心狀況，都不能接受施測。施測的室內必須空氣流通，氧氣濃度不可低於20.9%，室溫在19℃至21℃度之間，相對濕度在40%至60%之間。

    對大多數的一般人或運動員施測時，採取在履帶式原地跑步機(即電動跑道)上跑步的運動方式比較理想，少數特殊的情況也可利用騎腳踏車運動方式來施測，但必須動機很強、會騎腳踏車，並能忍受下肢肌肉酸痛者才適宜，否則常測不出其最大量就已放棄不做了。

    施測前必須先讓受試者充分瞭解施測的目的、方法及危險性，唯有受試者充分的合作並有很強動機，才能測出他的真正最大攝氧量。為了確保受試者的安全，必須有專門訓練的醫師在場，並有連續監視心電圖變化的儀器及急救設備(圖十三)才能進行施測。

     先讓受試者坐著或躺著休息，身上貼好心電圖的傳導裝置，以隨時監視其心電圖的變化，並能留下永久性的記錄。量好血壓之後，裝上收集氣體的面罩、活塞及其他集氣管袋之後，就可讓受試者開始作熱身運動。

      一般是以低於50%的最大攝氧量作熱身運動(走路或騎車)五至十分鐘，然或以連續性或間歇性的增加其運勤量，直到受試者精疲力竭、氣喘得很，或其他理由無法持續下去為止。當運動量增加而攝氧量並未隨著增加時，則視為已達最大揖氧量，這是最準確的指標，但一般人往往做不到這一點，因此 只要有其他的客觀證據顯示受試者確實已盡了力(譬如：年輕人的心跳次數每分鐘超過190次以上、運動後的血液乳酸濃度每100cc大於70mg以上，或呼吸商大於1.15以上時)，那麼停止運動前所測得的最高值可視為他的最大攝氧量。

                        國人的數值

     筆者在過去五年當中，曾陸續以各種不同項目的傑出運動員、一般正常人及心肺功能不全的病人為對象，研究他們的心肺耐力好壞以及對不同運動量的生理反應情形，以下謹就其最大攝氧量的數值向大家介紹。

    由於最大攝氧量受體型的影響很大，為了公平起見，習慣上是以每分鐘每公斤體重所攝取或消耗多少毫升(ml/kg•min)的氧來表示 ，這樣就能避免體重不同所產生的差異。

    以上述的單位來表示的話，十八歲至三十五歲的正常年輕人，以跑步方式來測試時，男性的最大攝氧量為37至58，女性為27至43。若是田徑方面的運動員，其最大攝氧量比一般人高了許多，男性為52至80，女性為45至60。其中最高的幾位都是國內著名 的長距選手，如﹔劉昶宗(85)、何信言(77)、吳金玉(58)、陳美玲(59)、李素梅(60)等。

    若以腳踏車的運動來測試時，一般年輕男性的最大攝氧量為32至55，女性為﹕11至38。男性運動員則較高，為45至65，而女性運動員為38至52。國內幾位年輕自行車選手，如：溫育宏、鍾昭同、李詩賓等，都在66至70之間。

                 重要性與應用價值

     對一般人而言，最能代表其體能及健康的因素便是心肺耐力，而最大攝氧量正是心肺耐力的單一最佳指標。最大攝氧量愈大的人，能從事較長時間的劇烈運動或勞力性的工作。對於那些最大攝氧量較小的人， 只要運動量或工作量超過其最大攝氧量的50%以上時，血液裡的乳酸濃度會開始積聚，因此持續運動或工作的時間往往會縮短。特別是那些必須從事勞力性工作的 人，如果因為疾病或傷害的影響，使其最大攝氧降低，而其日常的工作大於目前最大攝氧量的50%以上時，那麼他必須考慮改變工作的性質(即減少勞力性的工作量)，或接受有計劃的體能訓練，來增加其最大攝氧量，這樣才有希望應付其原有工作之要求。

      對運動員而言，最大攝氧量和某些運動項目的成績更具有密切的關係。對於那些必須持續運動兩分鐘以上運動項目，如長距離的賽跑、滑雪、溜冰、游泳、划船、騎腳踏車等，最大攝氧量愈高的選手，獲勝的機會愈大。

    以大家較熟悉的中長距離徑賽為例，幾位運動生理學家的實地施測結果顯示，要成為世界一流的中長距離選手，男性的最大攝氧量必須接近，最好是超過，每分鐘每公斤80ml，而女性必須接近或大於65ml以上！雖然體能訓練可以增加一個人的最大攝氧量，但是絕大多數的研究報告指出，這種增加的幅度並不很大，大約 只能比訓練前的數值增加25%以下。同時從雙胞胎的研究也顯示，最大攝氧量深受遺傳基因的影響，因此在挑選運動人材方面，預測運動潛能方面，或訓練運動員方面，最大攝氧量的測量乃成為重要的基本檢查之一。

    對於心肺功能不全的病人，欲給予運動處方以加強其心肺功能之前，最大攝氧量的測量非常重要。唯有在有經驗的醫師、精密的監視儀器及完善的急救設備之下，才能讓病入安心地從事最激烈的運動測驗，也才能根據測驗的結果給予適當的處方，以進行所謂的「心肺疾患之復健治療」。

    目前臺大醫院的內科及復健科各擁有一套完整的施測設備，內科施測的對象以心臟病人為主，復健科施測的對象則較廣泛，除了心臟病人之外，慢性阻塞性肺病的病人、各種項目的傑出運動員、青少年、登山隊員及大學生都曾經是我們研究的對象。除了對這類對象的長期追蹤研究之外，近年來由於中老年人的運動風氣愈來愈盛，我們也開始對中年婦女及老年人進行研究，以後還會向大家報告。希望醫學界、體育界及社會人士，繼續給予我們支持與鼓勵。有意接受測驗者請和我們聯繫。